浅谈地基承载力特征值确定的几个途径
【摘要】地基承载力特征值表示的是正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的值。在确定地基承载力时，除应保证地基的强度和稳定性外，还应保证建筑物的沉降量和不均匀沉降。这方面的影响因素极多，有地基土的特性、外荷载的、基础的形式、埋深及地下水等，都对承载力大小有直接影响。地基承载力直接影响到建筑物的安全和使用。本文就是基于安全和使用的考虑就确定地基承载力的途径进行了分析和探讨。
【关键词】地基承载力特征值 确定 应用
地基承载力特征值是指由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。但对于大多数的工程来讲，不可能都有足够资金进行载荷试验来确定地基承载力特征值，而且对于下卧层承载力的确定采用载荷试验更加困难。因此按照变形控制的思想，提出一种切实可行的办法来计算地基承载力特征值成为一种需要。
一、地基承载力的基本含义
所谓的地基承载力就是指地基所能承受荷载的能力。在不同的状态下，地基具有不同的承载力，如极限承载力、临塑承载力等。在设计建筑物基础时，为了保证建筑物的安全和正常使用，即保证地基稳定性不受破坏，而且具有一定的安全度，同时还要满足建筑物的变形要求（即正常使用范围），常蒋基底压力限制在某一允许的范围之内，该容许值即地基的允许承载力，经常以（p）表示。《建筑地基基础设计规范》（GBTJ—89）用承载力标准值取代了习惯用的容许承载力（p），而现行的《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002）采用地基承载力特征值fak表示，正常使用极限状态计算时的地基承载力，其涵义是发挥正常使用功能时所允许采用的抗拉设计值。影响地基承载力特征值的因素较多，它不仅与地基的形成条件和性质有关，而且与基础的结构类型、载荷大小及施工深度等因素有密切关系。与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加载，很难界定出下一个真正的“极限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。因此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有适用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整，来考虑一个满足工程要求的地基承载力值。它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础基底面的形状、大小、埋深、上部
结构对变形的适应程度、地下水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土类工程特性指标。另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到可超过正常使用的极限值，也就是变表控制了承载力。因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力，通常是在保证地基稳定的前提下，使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系数已经包括在内。无论对于天热地基或是桩基础的设计，原则均是如此。随着《建筑结构设计统一标准》（GBJ 68—84）施行，要求抗力计算按承载能力极限状态，采用相当于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二，由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累，采用允许值的地基设计带来了困扰。《建筑地基基础设计规范》（GBTJ—89）以承载力的允许值作为标准值，以深宽修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）规定不符，因此，本次规范进行了修订。
二、确定地基承载力的途径
地基承载力的确定目前常用的方法有理论计算、现场原位测试以及承载力经验数据表等三
大类方法。1、理论计算的确定。理论计算公式中，一类是根茎土体极限平衡条件推导的临塑荷载和荷载计算公式，另一类是根据图的钢塑性假定推导的极限承载公式。（1）按塑性开展深度确定，适软弱地基可以采用临塑荷载计算公式：pcr=nc.d（值偏于保守）。（2）临界荷载计算公式：b/d+Nc.C；b/d+Nc.C；b+Md.r0.d+Mc.Ck。《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002）建议当偏心距e≤0.0333b时，可以根据土的抗剪强度由fa3确定地基承载力特征值。（3）按极限承载力确定：fa=pu/k；pu—地基极限荷载，单位kpa；k--安全系数，一般取2—3；fa—地基承载力特征值。2、现场原位试验确定。（1）标准贯入试验确定，根据轻型动力融探（N10），重型动力触探（N63.5），超重型动力触探（N120），利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，依据贯入击数，经过杆长修正值，确定地基土的承载力。（2）静力触探试验确定，地基土的静力触探试验所测得的数据，可以做出厚层（z）—贯入阻力(ps)曲线，按照此曲线确定地基承载力。其它原位试验资料确定，现场原位试验除标贯、静力触探 、还有荷载试验、十字板剪切试验、旁压试验等。3、通过查承载力经验数据表确定。由室内土工试验得出的数据归纳出层的物理力学性质指标的平均值，查承载力的表确定地基的承载力的基本值f0或标准值fk，经过折减后作为地基承载力特征值。
如果有当地的规范可以直接查处厂子里特征值。我国地域辽阔，地质条件复杂，各地的岩土工程性质差异很大，对当地的土岩层分布和物理性质，如果累积了较为丰富的工程经验，可以由经验值确定。
三、地基承载力方法的确定原则
地基承载力直接影响建筑物的安全和正常使用，因而在选择确定承载力方法时，应该本着准确而又合理地方法综合确定，做到既安全合理可靠、又经济合理。
四、地基特征值的应用
用作抗力指标的代表值有标准值和特征值。当确定岩土抗剪强度和岩石单轴抗压强度指标时用标准值；由荷载试验确定承载力时取特征值，荷载试验包括深层、浅层、岩基、单桩、锚杆等，详见有关规范附录。地基承载力特征值fak是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关联系间接确定和由此而累积的经验值。它相当于荷载试验时地基土压力—变形曲线上线性变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力—变形曲线上的比例界限值。修正后的地基承载力特征值fa是考虑了影响承载力的各项因素后，最终
采取的相应于正常使用极限状态下的设计值的地基允许承载力。单桩承载力特征值Ra是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接推定和由此而累积的经验值。它相当于正常使用极限状态下允许采用单桩承载力设计值。当按地基承载力计算以确定基础底面积和埋深或按单桩承载力确定桩的数量时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态采用标准组合，相应的抗力限值采用修正后的地基承载力特征值或单桩承载力特征值。此时的特征值即为正常使用极限状态下的抗力设计值。当根据材料性质确定基础或桩台的高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应和相应的基底板应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，即r0s≤R计算，此时地基反力、桩顶下反力、主动土压力等相应为荷载设计值，要采用相应的分项系数。因此阅读地质报告时，若为“特征值”则为允许值，安全系数已包括在内；若为“标准值”则为极限值，应考虑相应的抗力分项系数。
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